Coches impresos en 3D: 11 ejemplos actuales

Un automóvil impreso en 3D es un automóvil construido utilizando métodos de impresión 3D, donde sus componentes se construyen capa por capa utilizando materiales y equipos especializados. Este enfoque, una aplicación prometedora del proceso de producción de fabricación aditiva, permite una mayor personalización y sostenibilidad, transformando la forma en que se producen y diseñan los automóviles.

Un automóvil impreso en 3D es un vehículo que se fabrica mediante fabricación aditiva, donde sus componentes se construyen capa por capa utilizando diversos materiales como plásticos, metales o compuestos.

Las empresas automovilísticas llevan años implementando esta tecnología, de alguna manera. De hecho, Michael Bourque, veterano de la industria de la impresión 3D y ex ejecutivo de la empresa de fabricación aditiva Stratasys, estima que el 100 por ciento del diseño de automóviles actual se realiza con impresión 3D. "Están en esto", dijo sobre la industria, "y están haciendo cosas increíbles".

Pero en este punto, las aplicaciones de la impresión 3D en la industria automotriz se limitan a prototipos y piezas individuales. Cuando se trata de la producción en masa de vehículos completos y totalmente funcionales, los métodos de fabricación tradicionales siguen siendo el estándar. Y probablemente pasará un tiempo antes de que eso cambie.

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Uno de los materiales más comunes utilizados para fabricar piezas de automóviles impresas en 3D son los termoplásticos como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el ácido poliláctico (PLA), que se utilizan para crear prototipos y crear componentes livianos y no estructurales. El experto en fabricación aditiva Tuan Tranphamdijo que la mayoría de las piezas de automóviles impresas en 3D a lo largo de los años han sido cosméticas: "es una perilla de cambio, es un logotipo decorativo", dijo.explicado.

Pero eso está empezando a cambiar. Procesos como la fusión selectiva por láser (SLM) y la sinterización directa de metales por láser (DMLS) están ayudando a producir piezas utilizando metales como aluminio, titanio y acero inoxidable, que se utilizan para componentes más críticos como soportes de motor y pistones. Y la cerámica se puede utilizar para componentes que deben ser resistentes a altas temperaturas y al desgaste, como válvulas de ventilación y bombas de combustible.

Una vez impresas las piezas, se ensamblan en el vehículo más grande utilizando métodos de fijación tradicionales (tornillos, pernos) y, en algunos casos, conectores impresos en 3D.

Si bien promete aportar eficiencia y sostenibilidad a la industria automotriz, la tecnología de impresión 3D actualmente no es capaz de producir por sí sola un automóvil completo que funcione. Aun así, varias empresas han presentado vehículos con la mayoría de sus componentes (e incluso piezas funcionales principales como la estructura) fabricados con tecnología de impresión 3D.

Aclamado como el primer hipercoche impreso en 3D del mundo, el 21C es el producto estrella del fabricante de automóviles deportivos Czinger Vehicles. Casi todo el chasis está diseñado, fabricado y ensamblado utilizando tecnología de impresión 3D, según el fundador Kevin Czinger, al igual que todo el sistema de suspensión, excepto elementos como los amortiguadores. Los elementos de escape del motor del coche también están impresos en 3D. Con un precio de 2 millones de dólares, el 21C puede alcanzar 60 millas por hora en sólo 1,8 segundos, alcanzando velocidades máximas de 253 millas por hora. Se considera que el automóvil es la próxima versión del Blade, otro automóvil innovador impreso en 3D también fabricado por Czinger y su otra empresa, Divergent Technologies.

Celestiq es el modelo más nuevo de Cadillac. Se dice que el sedán eléctrico contiene más componentes impresos en 3D que cualquier otro vehículo producido anteriormente por General Motors: 115 para ser exactos, algunos de los cuales son estructurales y otros cosméticos. El embellecedor del volante, por ejemplo, es una enorme impresión 3D de metal que no requiere herramientas específicas para su producción, lo que significa que puede modificarse en gran medida. El primer Celestiq se construirá en diciembre de 2023 y estará disponible únicamente mediante consulta. Según se informa, el precio del automóvil comienza en $340,000, pero probablemente se venderá por más de $400,000 con complementos y personalizaciones.

Presentado en la exposición Festival Automobile International de 2019, el concept car tributo a David Bowie fue producido por la empresa israelí Massivit 3D Printing en colaboración con el renombrado diseñador de automóviles Takumi Yamamoto, fanático del fallecido ícono del rock. El automóvil se fabricó en solo dos meses y estaba hecho íntegramente de Dimengel, un gel acrílico de curado instantáneo que puede producir modelos ligeros y huecos impresos en 3D. Si bien no es completamente manejable, el David Bowie Tribute Car es un prototipo a escala 1:1 destinado a mostrar lo que es posible con la impresión 3D en la industria automotriz.

El fabricante de automóviles de lujo Bugatti fue una de las primeras empresas automotrices de alta gama en adoptar la tecnología de impresión 3D, utilizando SLM para imprimir piezas de titanio, carbono y cerámica desde 2018. E incorporó varias piezas impresas en 3D a su nuevo hipercoche, el Bolide, que incluye componentes de freno, soportes y un sistema de suspensión con varilla de empuje de titanio para hacerlo más liviano. El Bolide puede alcanzar velocidades máximas de 310 millas por hora, lo que lo convierte en uno de los autos más rápidos del mundo. Y a pesar de su elevado precio de 4 millones de euros (alrededor de 4,2 millones de dólares), Bugatti dijo que se han vendido los 40 Bólidos que existen.

Creada por la empresa BigRep, con sede en Alemania, NERA (abreviatura de New-Era) es, según se informa, la primera motocicleta eléctrica totalmente impresa en 3D del mundo. Si bien técnicamente no es un automóvil, el prototipo funcional traspasa los límites de la ingeniería y producción de vehículos, ofreciendo de todo, desde asientos personalizados hasta neumáticos sin aire. Con la excepción de su batería, motor, cable y sistemas de control, todas las piezas de NERA se imprimen en 3D utilizando PLA, Pro FLEX (un material termoplástico flexible) y ProHT, que es capaz de soportar altas temperaturas. BigRep afirma que la bicicleta pasó de la idea inicial a su viaje inaugural en sólo 12 semanas.

Desarrollado por el fabricante de automóviles eléctricos XEV y el fabricante de filamentos Polymaker, el Yoyo es uno de los únicos automóviles impresos en 3D que se ha lanzado al público con éxito. El vehículo eléctrico compacto está diseñado para un entorno urbano, con una autonomía de batería de 90 millas y una velocidad máxima de aproximadamente 43 millas por hora. Excluyendo piezas como neumáticos, asientos, ventanas y chasis, tanto el interior como el exterior del vehículo se han impreso en 3D utilizando ABS. El Yoyo sólo está disponible para la venta en Italia, donde tiene su sede XEV, y cuesta un mínimo de 13.900 euros (unos 14.500 dólares).

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La fabricación aditiva no sólo la utilizan los fabricantes de automóviles experimentales y de lujo. Marcas cotidianas como Ford y BMW también imprimen en 3D algunas de sus piezas. Tener la capacidad de diseñar e imprimir piezas in situ significa que estas empresas no tienen que esperar los largos plazos de entrega requeridos en el mecanizado tradicional y pueden experimentar e iterar fácilmente sus diseños.

Como empresa que introdujo al mundo la fabricación de automóviles modernos, tiene sentido que Ford sea pionera en la impresión 3D en la industria automotriz. Además de algunas de las herramientas, plantillas y accesorios necesarios para fabricar sus automóviles, la empresa imprime en 3D sus prototipos y algunas de las piezas que realmente van en los vehículos. Su Shelby GT500 2020, por ejemplo, tiene dos componentes estructurales de freno impresos en 3D, que superaron todos los estándares y requisitos de rendimiento de Ford. Y en 2019, la compañía produjo la pieza metálica más grande jamás fabricada mediante impresión 3D: un colector de admisión de aluminio para el motor de una Ford F-150. En 2023, la empresa también abrió un nuevo centro de impresión 3D para apoyar la producción de su primer vehículo eléctrico construido en Europa.

Volkswagen fue uno de los primeros en adoptar en la industria automotriz el Binder Jetting, un proceso de fabricación aditiva que hace que la impresión 3D con metal sea más barata y productiva. La compañía afirma que hasta 2025 le gustaría producir hasta 100.000 componentes cada año utilizando tecnología de impresión 3D en su planta principal en Wolfsburg, Alemania, varios de los cuales para el pilar A y el convertible T-Roc ya están en proceso de fabricación. certificado.

Desde hace años, BMW utiliza la tecnología de impresión 3D para la producción en pequeñas series de sus coches de lujo fabricados por encargo, produciendo pequeños componentes metálicos para las carrocerías de los vehículos y los habitáculos de los vehículos mediante fusión con rayos láser, así como piezas de polímero mediante fusión por rayos láser. fusión por chorro y sinterización selectiva por láser. La empresa también utiliza la tecnología para crear prototipos y probar piezas durante el proceso de diseño de todos sus coches. Incluso abrió un par de líneas de producción totalmente automatizadas en Alemania, donde supuestamente envía millones de componentes impresos en 3D diariamente.

Porsche ha estado utilizando la fabricación aditiva durante varios años tanto en su fase de creación de prototipos como en la producción de varias piezas, llegando incluso a invertir en el especialista en impresión 3D INTAMSYS a través de su división de riesgo. En 2020, la compañía desarrolló una forma de imprimir en 3D pistones metálicos que pesan un 10 por ciento menos que sus homólogos tradicionales e incorporan canales de refrigeración en su corona, un diseño que no habría sido posible utilizando métodos de fabricación convencionales, según Porsche. Estos pistones se incorporan ahora a su modelo estrella del 911, el GT2 RS. Porsche también imprime en 3D componentes para sus modelos de automóviles clásicos que tienen piezas que ya no se producen, al igual que empresas como Mercedes-Benz y BMW.

El fabricante de vehículos eléctricos Tesla ciertamente no es ajeno a traspasar los límites del diseño y la fabricación de automóviles para ahorrar tiempo y dinero. Más recientemente, la compañía experimentó en secreto con la impresión 3D de las carrocerías de algunos de sus automóviles Modelo Y, utilizando prensas de presión ultraalta para moldear grandes subunidades del automóvil y luego unirlas. Si bien Tesla no ha confirmado nada de esto, fuentes anónimas dijeron a Reuters que la técnica combina impresión 3D y arena industrial, donde Tesla utiliza un molde que comprende núcleos de arena sólidos impresos en 3D en su interior. Luego, la arena se retira después de la fundición, dejando un subchasis hueco que no necesita soldarse, explicó The Verge. Al final, el proceso podría ser un medio de producción más eficiente y dar a la empresa más margen de maniobra en términos de diseño.

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El uso de la fabricación aditiva tanto en prototipos de diseño como en vehículos funcionales ayuda a los fabricantes de automóviles a ahorrar tiempo y dinero. Como estos componentes se pueden fabricar internamente, se pueden cambiar y mejorar rápidamente. Y las empresas no tienen que esperar a que las piezas se fabriquen y envíen desde otro lugar.

Según Tranpham, el proceso también produce muchos menos residuos que el mecanizado tradicional. "Ésa es toda la noción de aditivo", dijo. “Se construye desde cero, no se reduce a partir de un gran bloque hasta llegar a lo que se necesita. Es un pensamiento totalmente inverso”.

La adopción generalizada de piezas impresas en 3D en la industria automotriz depende de varios factores, incluidos los avances tecnológicos y las mejoras en calidad y velocidad. La fabricación aditiva puede ser una opción más rápida y rentable cuando se trata de producir solo un prototipo o unos pocos autos especiales, pero las cosas se vuelven más complicadas a medida que crece el volumen.

"La industria automotriz es realmente un juego de números", dijo a Built In Bryan Murphy, quien dirige el Centro de Fabricación Aditiva de Oklahoma. Muchas empresas automotrices producen millones de vehículos al año, cada uno de los cuales tiene miles de piezas complejas en su interior compuestas de todo tipo de materiales diferentes. Con tantas piezas móviles, la velocidad, la rentabilidad y la calidad son las tres cosas más importantes en la fabricación de automóviles.

Mientras tanto, la impresión 3D es "tremendamente lenta", según el veterano de la industria Bourque. Y la tecnología todavía está limitada en cuanto a los materiales con los que puede trabajar y la velocidad a la que puede imprimir. Además, la calidad del producto no siempre cumple con los estándares requeridos en una máquina segura para la carretera.

“La impresión tridimensional es realmente difícil. Para fabricar un producto seguro y de calidad, es realmente difícil, requiere mucha I+D e implica mucho control de calidad en el back-end”, Murphy continuado. "En esta etapa de la vida de la fabricación aditiva, es realmente menos económico imprimir en 3D todo el automóvil que la fabricación tradicional, donde se han establecido procesos y se ha establecido la aprobación de los materiales".

Entonces, ¿cuánto tiempo pasará antes de que salgan de las líneas de montaje Ford o Toyota impresos en 3D?

"Probablemente estemos a otros 10, tal vez 20 años de algo así", dijo Murphy. dicho. "Estamos muy lejos".

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Sí, pero son simplemente prototipos o concept cars que han sido impresos en 3D en distintos grados. Por ahora, el consumidor medio no puede ir a un concesionario y comprar un coche totalmente impreso en 3D. Pero muchos de los principales fabricantes de automóviles han incorporado la impresión 3D en sus procesos de diseño y fabricación para producir determinadas piezas.

No existe un costo estándar para imprimir un automóvil en 3D, ya que puede variar ampliamente dependiendo de factores como el tamaño y la complejidad de las piezas del automóvil que se imprimen, así como el material y la tecnología utilizados. Algunas estimaciones oscilan entre decenas de miles y cientos de miles de dólares.

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El tiempo que lleva imprimir un automóvil en 3D puede variar significativamente dependiendo de varios factores, incluido el tamaño y la complejidad de las piezas del automóvil que se imprimen, así como el material y la tecnología utilizados. Imprimir únicamente piezas de automóviles o pequeños prototipos puede llevar varias horas o días. Por lo tanto, producir un automóvil completo y completamente funcional probablemente llevaría semanas o incluso meses.